專利名稱：一種使用稀土摻雜石英光纖作增益介質(zhì)的單頻光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖激光器，尤其是一種使用稀土摻雜石英光纖作增益介質(zhì)的單頻光纖激光器，屬于光纖及激光技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖激光器是以摻雜稀土元素的光纖為增益介質(zhì)的激光器，通過摻雜不同的稀土元素，如餌(Er)，鎰(Yb)，銩(Tm)，欽(Ho)，釹(Nd)等，光纖激光器的工作波段覆蓋了從紫外到中紅外。與其他激光器相比，光纖激光器具有激光工作閾值低，能量轉(zhuǎn)化率高、輸出光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定、無需光路調(diào)整、散熱性能好、壽命長(zhǎng)和無需維護(hù)等鮮明特點(diǎn)，因此得到快速發(fā)展以及廣泛地應(yīng)用。單頻光纖激光器，具備光纖激光器普遍的優(yōu)點(diǎn)之外，同時(shí)還具備相干長(zhǎng)度長(zhǎng)，單色性好，譜線寬度窄等優(yōu)點(diǎn)，這些特點(diǎn)使其被廣泛應(yīng)用于遙感，雷達(dá)，測(cè)距，光譜學(xué)，非線性光學(xué)等領(lǐng)域，獲得一種簡(jiǎn)易的，性能穩(wěn)定的單頻光纖激光器具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、性能穩(wěn)定的使用稀土摻雜石英光纖作增益介質(zhì)的單頻光纖激光器。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的。一種使用稀土摻雜石英光纖作增益介質(zhì)的單頻光纖激光器，包括泵浦半導(dǎo)體激光器1、光纖合束器2、高反射率光纖布拉格光柵3、增益光纖、低反射率光纖布拉格光柵5和輸出光纖6，其特征在于泵浦半導(dǎo) 體激光器I的輸出尾纖連接于光纖合束器2的泵浦輸入端口，光纖合束器的輸出光纖端口連接高反射率光纖布拉格光柵3,高反射率光纖布拉格光柵3的另一端與稀土摻雜石英光纖4焊接在一起，稀土摻雜石英光纖4的另一端則與低反射率光纖布拉格光柵5焊接在一起形成諧振腔,低反射率光纖布拉格光柵5另一端與輸出光纖6焊接引導(dǎo)單頻激光輸出。本發(fā)明所述的增益光纖是高稀土摻雜的石英光纖4，摻雜的稀土元素可以是摻餌(Er)的，可以是摻鐿(Yb)的，也可以是摻銩(Tm)的、摻欽(Ho)或其他稀土元素，通過高摻雜實(shí)現(xiàn)對(duì)泵浦光6-10dB/cm的吸收。所述的為短腔單頻光纖激光器，現(xiàn)在一般采用稀土摻雜重金屬氧化物玻璃光纖作為增益介質(zhì)，比如鍺玻璃光纖，磷玻璃光纖等，因?yàn)橄⊥猎卦谶@類重金屬氧化物玻璃光纖中摻雜濃度比較高，光纖纖芯對(duì)泵浦的吸收系數(shù)比較高從而能提供較高的單位長(zhǎng)度增益，實(shí)現(xiàn)短腔單頻光纖激光輸出；然而隨著玻璃材料及光纖制備技術(shù)的發(fā)展，目前商用的石英光纖已經(jīng)可以摻雜較高濃度的稀土元素，光纖纖芯對(duì)泵浦光的吸收系數(shù)已可以達(dá)到6-10dB/cm，而且相比于稀土摻雜重金屬氧化物玻璃光纖與無源石英光纖之間IdB左右的熔接損耗，無源石英光纖與有源石英光纖的熔接損耗可以控制在0.01-0.05 dB，所以稀土摻雜石英光纖完全可以取代重金屬氧化物玻璃光纖來研制短腔單頻光纖激光器。
所述高反射率光纖布拉格光柵3和低反射率光纖布拉格光柵5組成激光腔。本發(fā)明輸出激光為單頻激光，單頻激光的輸出是通過控制激光腔的腔長(zhǎng)L來控制
激光單縱1旲(單頻)輸出，/.= Z增益光纖+ Z高反光廳纖+ ^ 低反光柵尾纖。本發(fā)明輸出激光為單頻激光，單頻激光的輸出是通過調(diào)節(jié)激光腔內(nèi)各縱模間距保
證激光單縱模(單頻)輸出，縱模間距Ak= A其中c是光波在真空中的傳播速度，/7是光纖
ImL
纖芯的折射率，L是激光腔腔長(zhǎng)，使用高摻雜的增益光纖減小其長(zhǎng)度，同時(shí)減小光柵尾纖長(zhǎng)度，將激光腔腔長(zhǎng)控制得盡量短，從而加大了腔內(nèi)各縱模間距，可以保證激光單縱模(單頻)輸出。本發(fā)明輸出激光為單頻激光，通過使用窄帶低反射率光纖布拉格光柵5實(shí)現(xiàn)，反射譜帶寬需要控制在幾個(gè)GHz，一般需要控制在不越過0.05納米。本發(fā)明的 優(yōu)點(diǎn)在于，實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)易的使用稀土摻雜石英光纖獲得單頻光纖激光的方法，激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，性能穩(wěn)定。


圖1是本發(fā)明單頻光纖激光器的結(jié)構(gòu)圖。圖中標(biāo)記:泵浦半導(dǎo)體激光器1、光纖合束器2、高反射率光纖布拉格光柵3、稀土摻雜石英光纖4、低反射率光纖布拉格光柵5、輸出光纖6。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
一種使用稀土摻雜石英光纖作增益介質(zhì)的單頻光纖激光器，包括泵浦半導(dǎo)體激光器1、光纖合束器2、高反射率光纖布拉格光柵3、增益光纖、低反射率光纖布拉格光柵5和輸出光纖6，其特征在于泵浦半導(dǎo)體激光器I的輸出尾纖連接于光纖合束器2的泵浦輸入端口，光纖合束器的輸出光纖端口連接高反射率光纖布拉格光柵3,高反射率光纖布拉格光柵3的另一端與稀土摻雜石英光纖4焊接在一起，稀土摻雜石英光纖4的另一端則與低反射率光纖布拉格光柵5焊接在一起形成諧振腔,低反射率光纖布拉格光柵5另一端與輸出光纖6焊接引導(dǎo)單頻激光輸出。本發(fā)明所述的增益光纖是高稀土摻雜的石英光纖4，摻雜的稀土元素可以是摻餌(Er)的，可以是摻鐿(Yb)的，也可以是摻銩(Tm)的、摻欽(Ho)或其他稀土元素，通過高摻雜實(shí)現(xiàn)對(duì)泵浦光6-10dB/cm的吸收。所述的為短腔單頻光纖激光器，現(xiàn)在一般采用稀土摻雜重金屬氧化物玻璃光纖作為增益介質(zhì)，比如鍺玻璃光纖，磷玻璃光纖等，因?yàn)橄⊥猎卦谶@類重金屬氧化物玻璃光纖中摻雜濃度比較高，光纖纖芯對(duì)泵浦的吸收系數(shù)比較高從而能提供較高的單位長(zhǎng)度增益，實(shí)現(xiàn)短腔單頻光纖激光輸出；然而隨著玻璃材料及光纖制備技術(shù)的發(fā)展，目前商用的石英光纖已經(jīng)可以摻雜較高濃度的稀土元素，光纖纖芯對(duì)泵浦光的吸收系數(shù)已可以達(dá)到6-10dB/cm，而且相比于稀土摻雜重金屬氧化物玻璃光纖與無源石英光纖之間IdB左右的熔接損耗，無源石英光纖與有源石英光纖的熔接損耗可以控制在0.01-0.05 dB，所以稀土摻雜石英光纖完全可以取代重金屬氧化物玻璃光纖來研制短腔單頻光纖激光器。
所述高反射率光纖布拉格光柵3和低反射率光纖布拉格光柵5組成激光腔。本發(fā)明輸出激光為單頻激光，單頻激光的輸出是通過控制激光腔的腔長(zhǎng)L來控制
激光單縱1旲(單頻)輸出，/.= Z增益光纖+ Z高反光廳纖+ ^ 低反光柵尾纖。本發(fā)明輸出激光為單頻激光，單頻激光的輸出是通過調(diào)節(jié)激光腔內(nèi)各縱模間距保
證激光單縱模(單頻)輸出，縱模間距Ak= &其中c是光波在真空中的傳播速度，/7是光纖
ImL
纖芯的折射率，L是激光腔腔長(zhǎng)，使用高摻雜的增益光纖減小其長(zhǎng)度，同時(shí)減小光柵尾纖長(zhǎng)度，將激光腔腔長(zhǎng)控制得盡量短，從而加大了腔內(nèi)各縱模間距，可以保證激光單縱模(單頻)輸出。 本發(fā)明輸出激光為單頻激光，通過使用窄帶低反射率光纖布拉格光柵5實(shí)現(xiàn)，反射譜帶寬需要控制在幾個(gè)GHz，一般需要控制在不越過0.05納米。
權(quán)利要求
1.一種使用稀土摻雜石英光纖作增益介質(zhì)的單頻光纖激光器，包括泵浦半導(dǎo)體激光器1、光纖合束器2、高反射率光纖布拉格光柵3、增益光纖、低反射率光纖布拉格光柵5和輸出光纖6，其特征在于泵浦半導(dǎo)體激光器I的輸出尾纖連接于光纖合束器2的泵浦輸入端口，光纖合束器的輸出光纖端口連接高反射率光纖布拉格光柵3,高反射率光纖布拉格光柵3的另一端與增益光纖一端焊接在一起，增益光纖的另一端則與低反射率光纖布拉格光柵5焊接在一起形成諧振腔，低反射率光纖布拉格光柵5另一端與輸出光纖6焊接引導(dǎo)單頻激光輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用稀土摻雜石英光纖作增益介質(zhì)的單頻光纖激光器，其特征在于增益光纖是采用高稀土摻雜石英光纖4，摻雜的稀土元素是摻餌(Er)或摻鐿(Yb)或摻銩(Tm)或摻欽(Ho)，通過高摻雜實(shí)現(xiàn)對(duì)泵浦光6-10dB/cm的吸收。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用稀土摻雜石英光纖作增益介質(zhì)的單頻光纖激光器，其特征在于由所述高反射率光纖布拉格光柵3和低反射率光纖布拉格光柵5組成激光腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用稀土摻雜石英光纖作增益介質(zhì)的單頻光纖激光器，其特征在于單頻激光的輸出是通過控制激光腔腔長(zhǎng)L來控制激光單縱模(單頻)輸出，Z =
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用稀土摻雜石英光纖作增益介質(zhì)的單頻光纖激光器，其特征在于單頻激光的輸出是通過調(diào)節(jié)激光腔內(nèi)各縱模間距保證激光單縱模輸出，縱模間距
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用稀土摻雜石英光纖作增益介質(zhì)的單頻光纖激光器，其特征在于低反射率光纖布拉格光柵5采用窄帶反射譜，反射譜帶寬需要控制在不越過0.05納米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用稀土摻雜石英光纖作增益介質(zhì)的單頻光纖激光器，包括泵浦半導(dǎo)體激光器1、光纖合束器2、高反射率光纖布拉格光柵3、增益光纖4、低反射率光纖布拉格光柵5和輸出光纖6，其特征在于泵浦半導(dǎo)體激光器1的輸出尾纖連接于光纖合束器2的泵浦輸入端口，光纖合束器的輸出光纖端口連接高反射率光纖布拉格光柵3，高反射率光纖布拉格光柵3的另一端與稀土摻雜石英光纖4焊接在一起，稀土摻雜石英光纖4的另一端則與低反射率光纖布拉格光柵5焊接在一起形成諧振腔，低反射率光纖布拉格光柵5另一端與輸出光纖6焊接引導(dǎo)單頻激光輸出，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)易的使用稀土摻雜石英光纖獲得單頻光纖激光的方法，激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，性能穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H01S3/067GK103236630SQ20131016045
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月5日
發(fā)明者史偉, 房強(qiáng) 申請(qǐng)人:山東海富光子科技股份有限公司